macOS 11 系统文件剖析：洞悉操作系统底层架构160

macOS 11，代号 Big Sur，是苹果公司于 2020 年发布的桌面操作系统的主要版本。它引入了一系列重大变化和改进，包括一个全新的用户界面、增强型隐私功能以及针对 Apple Silicon 处理器的优化。

在本文中，我们将深入探讨 macOS 11 系统文件的内部结构，了解其组件、操作方式以及它们如何共同构建一个强大、用户友好的操作系统。

文件系统：HFS+ 和 APFS

macOS 11 的文件系统根源于 HFS+（分层文件系统 +），一种由苹果公司开发并于 1985 年首次引入的长期文件系统。HFS+ 经过优化，可用于存储和管理大型文件，并提供诸如文件权限和元数据支持等功能。

macOS 11 还支持 Apple 文件系统 (APFS)，这是一种较新的文件系统，于 2016 年发布。APFS 专为闪存设备（例如固态硬盘）而设计，它提供了一系列优势，包括更快的读写速度、更好的数据保护和文件加密。

内核：XNU

macOS 11 的核心是 XNU，这是一个基于 Mach 和 BSD 代码的混合内核。Mach 是由卡内基梅隆大学开发的微内核，而 BSD 是加州大学伯克利分校开发的经典 Unix 操作系统。

XNU 将 Mach 的现代微内核与 BSD 的传统类 Unix 功能相结合。它提供了强大的多任务、内存管理和设备支持。XNU 还包含了称为 I/O 套件的一组组件，它管理用户对硬件设备的访问。

图形子系统：Metal 和 Core Graphics

macOS 11 的图形子系统由两个主要框架组成：Metal 和 Core Graphics。

Metal是一个底层图形 API，提供对图形处理单元 (GPU) 的高效、低开销访问。它允许应用程序绕过图形子系统中的软件层，直接与 GPU 交互。这可以带来显着的性能提升，特别是在游戏、视频编辑和 3D 渲染等图形密集型应用程序中。

Core Graphics是一个较高级的图形框架，构建在 Metal 之上。它提供了一个更易于使用的 API，并处理诸如字体渲染、图像处理和窗口管理之类的任务。Core Graphics 主要用于创建和管理用户界面。

应用程序框架：Cocoa 和 Carbon

macOS 11 为应用程序开发人员提供了两个主要框架：Cocoa 和 Carbon。

Cocoa 是一个基于 Objective-C 语言的面向对象的框架。它提供了构建用户界面的组件、管理文件和网络访问的类，以及与操作系统服务的集成。Cocoa 是 macOS 11 中首选的应用程序开发框架。

Carbon是一个基于 C 语言的传统框架。它最初是为 PowerPC 处理器开发的，并且支持较旧的应用程序。 Carbon 正在逐渐被 Cocoa 取代，但它仍然在某些特定领域使用，例如视频编辑和 3D 建模。

系统工具和实用程序

macOS 11 包含一系列系统工具和实用程序，可帮助用户管理和维护他们的系统。

其中包括终端（命令行界面）、磁盘工具（用于管理磁盘和分区）、系统偏好设置（用于配置系统设置）以及活动监视器（用于监视系统性能）。

安全性功能

macOS 11 包含一系列安全功能，旨在保护用户数据和系统免受恶意活动的影响。

这些功能包括：系统完整性保护 (SIP)，它防止未经授权的修改操作系统文件；沙盒技术，它限制应用程序对系统资源的访问；以及 FileVault，它提供全磁盘加密。

macOS 11 系统文件构成了一个复杂而强大的操作系统，为用户提供了广泛的功能和服务。通过了解系统文件及其组件，我们可以更好地理解 macOS 的内部工作原理，并充分利用其功能和安全性功能。

2024-11-15

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